Poussée d'Archimède

[YannCPGE]

Bonjour à tous

Voilà je me pose une question par rapport à un projet sur lequel je travaille ( TIPE sur l'ocean ).
Si l’on considère une roue de vélo ( ou de voiture ) comme un cylindre en rotation sur son axe de symétrie. Cette roue n’est pas en contact avec le sol, elle tourne sur elle même dehors ( à pression ambiante ). Est-ce que la poussée d’Archimède de l’air sur la roue agit comme un frein ( un peu comme un frein à patin qui écraserait la roue pour l’arrêter mais avec une force bien plus faible ) ? La même expérience mais cette fois dans une salle avec une pression 2x supérieur à celle ambiante. L’arrêt complet de la roue sera-t-il plus rapide ou Archimède n’intervient pas ici ? ( En mettant toutes les autres forces participant au freinage de coté ou du moins sur une même échelle de grandeur pour ne pas négliger Archimède si il est présent ).
Merci de votre temps si vous êtes en capacité de répondre

Bonne journée
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[gts2]

La poussée d'Archimède est la résultante des forces de pression ; quelle est la direction de celles-ci, et par conséquent quel est l'effet de la poussée d'Archimède sur le mouvement de rotation ?

[YannCPGE]

Etant donné que l'air englobe la roue, je me dis que les forces s'exercent partout sur la roue et donc quelque soit le sens de rotation, la roue serait comme ecrasée ce qui la freinerait. Est-ce exact ?

[gts2]

"Est-ce exact ?" Non pour le freinage.

Quelle est la direction de ces forces ? Au vu de cette direction, quel est l'effet de ces forces sur la rotation ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr à toi,
Disons que ta roue tourne dans un bain de fluide ( l'air). pour qu'il y ait "poussée" il faut une différence de pression
entre 2 points de ta roue (dessus/ dessous) par exemple .
Ce qui est....insignifiant.
Entre ta tete et tes pieds il y ,a une différence de pression atmosphérique donc une poussée d'archiméde.
En ressents tu les effets ?
Tu es autant "écrasé" par la pression atmosphérique , tu ressents qq chose ?
Bonne journée

[YannCPGE]

Merci bien pour ta réponse, je m'attendais effectivement comme je l'ai précisé à ce que cette poussée soit très faible, mais néanmoins elle existe. d'après ton exemple de la différence de pression entre la tete et les pieds, la force s'appliquerait de bas en haut car la pression est plus importante en bas ? Est-elle uniforme ? Ainsi pour un volant d'inertie à stockage d'énergie, cette force n'aurait en fait aucun effet sur la rotation du volant ( qu'il tourne horizontalement ou verticalement ) tout comme la gravité si j'ai bien compris, cela est-il vrai ? ( quand je dis qu'elle n'a aucun effet ce n'est pas en terme de norme mais de direction, même si un facteur 10^n se glisse sur sa norme, le volant tournera de la même façon ? ( on néglige bien évidemment les éléments de transmission de rotation )).

[antek]

Ainsi pour un volant d'inertie à stockage d'énergie, cette force n'aurait en fait aucun effet sur la rotation du volant ( qu'il tourne horizontalement ou verticalement ) tout comme la gravité si j'ai bien compris, cela est-il vrai ?

Ce n'est pas vraiment la loi d'Archimède qui est en cause, mais simplement la différence de pression.
Et les diptères sont déja loin . . .

[gts2]

Est-elle uniforme ?

C'est quoi elle ? Ce ne peut-être la pression sinon pas d'Archimède, alors quoi ?

Ainsi pour un volant d'inertie à stockage d'énergie, cette force n'aurait en fait aucun effet sur la rotation du volant.

C'est bien cela.

[YannCPGE]

D'accord merci bien

Bonne soirée

[lodeli]

Tu es autant "écrasé" par la pression atmosphérique , tu ressents qq chose ?

c'est un truc qui m'a toujours fasciné.

la p.at. est à pau près de 1 bar = 1kgf/cm²
si on considère que la surface du corps humain est de 1 à 2m², on subit une force de 1 à 2.10^4 kgf = 1à 2 tonnes.
soit le poids d'une grosse voiture.
et ça ne pose pas de problème

[YannCPGE]

Comment se fait-il que cela ne pose aucun problème ?

[gts2]

La pression intérieure est égale à celle de l'extérieur, donc résultante nulle.
Lorsqu'un plongeur est en plongée (sic!), la pression de l'air qu'il respire est égal à la pression ambiante, sinon pb : voir barotraumatisme, à ne pas confondre avec les accidents de décompression.

[invitef29758b5]

Salut

Comment se fait-il que cela ne pose aucun problème ?

Parce que le calcul est faux .
On additionne pas des grandeurs vectorielles en faisant simplement la somme de leurs normes .
Il faut prendre en compte l' orientation .

[Bartoumire]

Comment se fait-il que cela ne pose aucun problème ?

Parce que le corps humain est un tuyau ouvert.

[YannCPGE]

mais pourtant un solide hermétique comme un mur de béton ou un cylindre en rotation ne subit pas non plus cette force alors que ce n'est pas un "tuyau ouvert"

[Pio2001]

Comment se fait-il que cela ne pose aucun problème ?

Imagine une feuille de papier tendue sur un cadre. Tu peux facilement la transpercer avec ton doigt.

A présent, glisse cette feuille de papier sur le sol, sous le pied d'un meuble de 200 kilos. La feuille va rester prise en sandwitch. Soulève le meuble et libère la feuille : elle est intacte.

Pourtant, la force exercée par le pied du meuble est bien plus élevée que la force exercée par le doigt. La différence, c'est que, comme la pression atmosphérique, elle s'exerce des deux côtés de la feuille à la fois.

[gts2]

mais pourtant un solide hermétique comme un mur de béton ou un cylindre en rotation ne subit pas non plus cette force alors que ce n'est pas un "tuyau ouvert"

Il y a eu deux types de réponse :
1- pour ce qui est de la force totale (réponse 13 de Dynamix), cette force est la poussée d'Archimède donc faible (disons moins de 1000 fois le poids)
2- pour ce qui est des forces locales (réponse 12 et 14), il y a bien des contraintes à la surface, mais un mur en béton est capable d'encaisser.

[YannCPGE]

Super exemple merci bien Pio2001 !

En revanche une fois la feuille écrasé par 200kg, il en devient très difficile de la faire glisser, tout mouvement est bloqué. Ainsi un cylindre en rotation ( pour en revenir à mon hypothèse de base ) serait également écrasé : ''pris en sandwitch'' par l'atmosphère et donc freiné. Does-it right ?

[gts2]

On revient au tout début : quelle est la direction de la force de pression et quel effet, vu la dite direction sur le mouvement de rotation ?

[antek]

. . . ''pris en sandwitch'' par l'atmosphère et donc freiné. Does-it right ?

Freiner implique l'application d'une force oriententée convenablement.
Est-ce le cas ?

[le_STI]

En revanche une fois la feuille écrasé par 200kg, il en devient très difficile de la faire glisser, tout mouvement est bloqué.

Oui, parce qu'il y a des frottement entre la feuille/sol et feuille/meuble (en plus du fait que le meuble et le sol seront difficile à mettre en mouvement ).

-Supprime ces frottements (ou réduis-les considérablement) et tu pourras retirer la feuille sans effort.
-Pince la feuille entre la tête d'une vis M3 et un écrou (qui sont capable d'atteindre une précontrainte de plus de 2000N sans soucis) et tu pourras déplacer la feuille sans effort.

[lodeli]

Pourtant, la force exercée par le pied du meuble est bien plus élevée que la force exercée par le doigt. La différence, c'est que, comme la pression atmosphérique, elle s'exerce des deux côtés de la feuille à la fois.

si à la place de la feuille tu mets un oeuf, tu n'auras pas le meme résultat

[Pio2001]

Ainsi un cylindre en rotation ( pour en revenir à mon hypothèse de base ) serait également écrasé : ''pris en sandwitch'' par l'atmosphère et donc freiné. Does-it right ?

Pour opposer une résistance au mouvement, l'élément qui fait pression doit être rigide.

Plonge le cylindre dans du miel : c'est beaucoup plus difficile à faire tourner.
Dans de l'eau, ça va déjà beaucoup mieux.
Dans de l'air c'est encore plus facile.

C'est la viscosité du fluide, qui compte, pour entraver la rotation.